Оглавление
Введение .......................................................................................................................... 4
Глава 1. Модели образования треков быстрых тяжёлых ионов ....................... 26
1.1. Параметры облучения быстрыми тяжёлыми ионами ........................................................................... 26
1.2. Прикладное и фундаментальное значение эффектов облучения БТИ ................................................ 27
1.3. Существующие модели формирования треков ..................................................................................... 28
1.4. Двухтемпературная модель термической вспышки и проблема скорости передачи энергии в
атомную решётку в треке БТИ ....................................................................................................................... 31
1.5. Мультимасштабный характер кинетики формирования трека БТИ ................................................... 38
1.6. Заключение по Главе 1. ........................................................................................................................... 42
Глава 2. Монте-Карло модель TREKIS возбуждения электронной и ионной
подсистем в треке БТИ ............................................................................................... 44
2.1. Общая структура TREKIS ....................................................................................................................... 44
2.2. Процессы, описываемые Монте-Карло кодом TREKIS-3 .................................................................... 45
2.3. Описание рассеяния заряженных частиц в МК TREKIS ...................................................................... 47
2.4. Релятивистская функция потерь ............................................................................................................. 69
2.5. Кинетика электронной подсистемы........................................................................................................ 79
2.6. Кинетика дырочного ансамбля ............................................................................................................... 86
2.6.1. Дырки на глубоких оболочках ......................................................................................................... 86
2.6.2. Валентные дырки .............................................................................................................................. 89
2.7. Фотоны ...................................................................................................................................................... 91
2.8. Образование и распад плазмонов ........................................................................................................... 94
2.9. Пространственное распространение электронного возбуждения ....................................................... 94
2.9.1. Эволюция пространственного распределения возбуждённых электронов в треке БТИ ............ 96
2.9.2. Эволюция пространственного распределения валентных дырок ............................................... 101
2.10. Потенциальная энергия валентных дырок ......................................................................................... 107
2.11. Иные эффекты ...................................................................................................................................... 107
2.12. Заключение по Главе2. ......................................................................................................................... 108
Глава 3. Возбуждение атомной подсистемы в треке БТИ ................................. 110
3.1. Рассеяние электронов и дырок на атомах - неадиабатический обмен энергией между
подсистемами................................................................................................................................................. 111
3.1.1. Скорость электрон-решёточного обмена энергией ...................................................................... 111
3.1.2. Сечение рассеяния ........................................................................................................................... 112
3.1.3. Энергия, переданная в решётку в результате рассеяния электронов и дырок .......................... 114
3.2. Нетермический адиабатический механизм передачи энергии в решётку......................................... 118
3
3.3. Заключение по Главе 3. .......................................................................................................................... 129
Глава 4. Механизмы релаксации возбуждённой атомной подсистемы и их
влияние на формирование структурно изменённых треков БТИ в
диэлектриках .............................................................................................................. 131
4.1. Использование молекулярной динамики для описания реакции атомной подсистемы на вносимое
возбуждение ................................................................................................................................................... 131
4.2. Начальное повреждение атомной структуры около траектории БТИ ............................................... 134
4.3. Релаксация горячего структурно изменённого ядра трека и формирование финальной дефектной
структуры при различных режимах облучения быстрыми тяжёлыми ионами ....................................... 138
4.3.1. Эксперимент .................................................................................................................................... 139
4.3.2. Моделирование релаксации начальной структуры трека ............................................................ 139
4.3.3. Релаксация первично повреждённой области .............................................................................. 144
4.3.4. Анализ механизмов и параметров, управляющих релаксацией первично повреждённой
области ....................................................................................................................................................... 148
4.3.5. Финальная структура изолированного трека в оксиде алюминия .............................................. 153
4.4. Зависимость структурных изменений от энергии налетающих частиц ............................................ 157
4.4.1. Повреждения вдоль траектории иона. Пороговые значения электронных потерь формирования
треков .......................................................................................................................................................... 157
4.4.2. Структура повреждений вдоль траектории БТИ .......................................................................... 161
4.4.3. Влияние скорости иона на параметры структурных повреждений в треках ............................. 168
4.5. Высокие дозы – перекрытие треков ..................................................................................................... 175
4.5.1. Низкие плотности потоков ионов. Последовательное перекрытие треков ................................ 177
4.5.2. Характер повреждений окиси алюминия в зависимотсти от флюенса БТИ.............................. 179
4.6. Заключение по Главе 4. .......................................................................................................................... 185
Глава 5. Применение полученных результатов к задачам, связанным с
экстремальным возбуждением электронной подсистемы диэлектриков...... 189
5.1. Моделирование жидкостного травления треков БТИ ........................................................................ 189
5.1.1. Модель жидкостного травления, учитывающая режимы, управляемые реакцией и диффузией
..................................................................................................................................................................... 192
5.1.2. Моделирование ЖХТ треков БТИ в оливине. Сравнение с экспериментом ............................. 202
5.2. Нетермические эффекты, инициированные экстремальным электронным возбуждением ............ 204
5.3. Заключение по Главе 5. .......................................................................................................................... 213
Общее заключение по результатам диссертационной работы ........................ 215
Список сокращений .................................................................................................. 222
Список цитированной литературы ....................................................................... 224
